Theo một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Sustainability ngày 16/3, các nhà khoa học tại Đại học Edinburgh, Scotland đã phát triển thành công một phương pháp sinh học mới cho phép chuyển hóa rác thải nhựa thành thuốc điều trị căn bệnh thoái hóa thần kinh Parkinson.

Nhựa polyethylene terephthalate (PET) là loại vật liệu phổ biến được dùng trong bao bì thực phẩm và đồ uống. Bằng vi khuẩn Escherichia coli (E. coli) được biến đổi gen, nhóm nghiên cứu đã thành công biến loại nhựa thành thành Levodopa (L-DOPA), loại thuốc chủ chốt trong điều trị Parkinson.

Ảnh minh họa: AI

Quy trình này bắt đầu bằng việc phân rã nhựa PET thành thành phần cơ bản là axit terephthalic. Sau đó, hợp chất này được cung cấp cho các vi khuẩn biến đổi gen. Những vi khuẩn này đóng vai trò như những “nhà máy siêu nhỏ” có khả năng tái sắp xếp các phân tử carbon thông qua chuỗi phản ứng sinh học được lập trình sẵn, và L_DOPA được tổng hợp thành công từ những mảnh vụn này. Đây chính là là hoạt chất có thể chuyển hóa thành dopamine trong não, giúp cải thiện triệu chứng cho bệnh nhân Parkinson.

Theo các chuyên gia, thành công của nghiên cứu không chỉ mang ý nghĩa khoa học mà còn góp phần giải quyết bài toán môi trường. Mỗi năm, thế giới sản xuất khoảng 50 triệu tấn nhựa PET, phần lớn trong số đó bị chôn lấp hoặc trôi ra đại dương. Trong khi đó, các phương pháp tái chế truyền thống thường kém hiệu quả và tiêu tốn nhiều năng lượng.

“Việc biến chai nhựa thành thuốc điều trị Parkinson không chỉ là một ý tưởng tái chế sáng tạo, mà còn là cách thiết kế lại quy trình sản xuất theo hướng “hợp tác với tự nhiên” để tạo ra lợi ích thiết thực cho con người”, tiến sĩ Liz Fletcher, đại diện Trung tâm Đổi mới Công nghệ sinh học công nghiệp (IBioIC), nhận định.

Phương pháp mới được đánh giá là một bước tiến trong phát triển nền kinh tế carbon tuần hoàn, khi biến chất thải gây ô nhiễm thành tài nguyên y tế giá trị cao. So với các quy trình sản xuất dược phẩm truyền thống vốn phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch và hóa chất độc hại, giải pháp sinh học này thân thiện với môi trường hơn đáng kể.

Giáo sư Charlotte Deane, Chủ tịch Điều hành UKRI EPSRC cho rằng nghiên cứu đã chứng minh tiềm năng lớn của công nghệ sinh học trong việc giải quyết những thách thức cấp bách, từ ô nhiễm nhựa đến nhu cầu chăm sóc sức khỏe.

Kết quả nghiên cứu cũng gợi mở một tương lai mới cho ngành “tái chế sinh học”, nơi vi khuẩn có thể được sử dụng để sản xuất không chỉ thuốc mà còn nhiều sản phẩm giá trị cao khác như hương liệu, nước hoa hay thuốc nhuộm công nghiệp.

Hiện tại, công nghệ này mới dừng ở quy mô phòng thí nghiệm. Trong thời gian tới, nhóm nghiên cứu sẽ tập trung tối ưu quy trình nhằm tăng tốc độ, giảm chi phí và nâng cao hiệu suất, hướng tới ứng dụng ở quy mô công nghiệp.